Yaşam ortamı için insan gereksinimlerinin sürekli iyileştirilmesi ile birlikte, PCB üretim sürecinde yer alan çevre sorunları özellikle öne çıkmaktadır.Şu anda kurşun ve brom en sıcak konular;Kurşunsuz ve halojensiz olması PCB'nin gelişimini birçok yönden etkileyecektir.Şu anda PCB'nin yüzey işleme sürecindeki değişiklikler büyük olmasa da ve hala uzak bir şey gibi görünse de, uzun vadeli yavaş değişikliklerin büyük değişikliklere yol açacağına dikkat edilmelidir.Artan çevre koruma talebi ile PCB'nin yüzey işleme süreci gelecekte kesinlikle büyük değişikliklere uğrayacaktır.
Yüzey işleminin amacı
Yüzey işleminin temel amacı, iyi lehimlenebilirlik veya elektrik performansı sağlamaktır.Bakır doğada havada oksit halinde bulunma eğiliminde olduğundan, uzun süre orijinal bakır olarak kalması pek olası değildir, bu nedenle bakır için başka işlemler gerekir.Sonraki montajda, bakır oksidin çoğunu çıkarmak için güçlü akı kullanılabilse de, güçlü akının kendisini çıkarmak kolay değildir, bu nedenle endüstri genellikle güçlü akı kullanmaz.
Ortak yüzey işleme süreci
Şu anda tek tek tanıtılacak olan sıcak hava tesviye, organik kaplama, akımsız nikel kaplama/altın daldırma, gümüş daldırma ve kalay daldırma gibi birçok PCB yüzey işleme prosesi bulunmaktadır.
1. Sıcak hava tesviye
Sıcak hava lehim tesviye olarak da bilinen sıcak hava tesviye, bakır oksidasyonuna dirençli ve iyi lehimlenebilirlik sağlayan bir kaplama tabakası oluşturmak için PCB yüzeyinde erimiş kalay kurşun lehimi kaplama ve ısıtılmış basınçlı hava ile tesviye etme (üfleme) işlemidir. .Bakır kalay intermetalik bileşiği, sıcak hava tesviyesi ile lehim ve bakırın birleştiği yerde oluşur.Bakır yüzeyi koruyan lehimin kalınlığı yaklaşık 1-2 mildir.PCB, sıcak hava tesviyesi sırasında erimiş lehime daldırılacaktır;Hava bıçağı, lehim katılaşmadan önce sıvı lehimi üfler;Rüzgar bıçağı, bakır yüzeydeki lehim menisküsünü en aza indirebilir ve lehim köprüsünü önleyebilir.Sıcak hava tesviyesi dikey tip ve yatay tipe ayrılmıştır.Genel olarak yatay tipin daha iyi olduğu düşünülür, çünkü esas olarak yatay sıcak hava tesviye kaplaması daha homojendir ve otomatik üretimi gerçekleştirebilir.Sıcak hava tesviye işleminin genel süreci şöyledir: Mikro aşındırma → ön ısıtma → kaplama akısı → püskürtme kalay → temizleme.
2. Organik kaplama
Organik kaplama işlemi, bakır ve hava arasında bir bariyer tabakası görevi görmesi bakımından diğer yüzey işleme işlemlerinden farklıdır;Organik kaplama teknolojisi, endüstride yaygın olarak kullanılmasını sağlayan basit ve düşük maliyetlidir.Erken organik kaplama molekülleri, pas önleme rolünü oynayan imidazol ve benzotriazoldür.En son molekül esas olarak, nitrojen fonksiyonel grubunu PCB'ye kimyasal olarak bağlayan bakır olan benzimidazoldür.Daha sonraki kaynak işleminde ise bakır yüzeyinde tek bir organik kaplama tabakası varsa bu mümkün değildir.Birçok katman olmalı.Bu nedenle sıvı bakır genellikle kimyasal tanka eklenir.Birinci katmanı kapladıktan sonra, kaplama katmanı bakırı adsorbe eder;Daha sonra, ikinci katmanın organik kaplama molekülleri, bakır yüzeyinde 20 hatta 100 kat organik kaplama molekülü toplanana kadar bakır ile birleştirilir, bu da çoklu reflow lehimleme sağlayabilir.Deney, en son organik kaplama teknolojisinin birçok kurşunsuz kaynak işleminde iyi performans gösterebileceğini gösteriyor.Organik kaplama işleminin genel süreci şu şekildedir: yağdan arındırma → mikro aşındırma → dekapaj → saf su temizleme → organik kaplama → temizleme.Proses kontrolü diğer yüzey işleme proseslerine göre daha kolaydır.
3. Akımsız nikel kaplama / altın daldırma akımsız nikel kaplama / altın daldırma işlemi
Organik kaplamadan farklı olarak, akımsız nikel kaplama/altın emdirme PCB'ye kalın bir zırh koyuyor gibi görünüyor;Ayrıca, akımsız nikel kaplama/altın daldırma işlemi, pas önleyici bariyer tabakası olarak organik kaplamaya benzemez.PCB'nin uzun süreli kullanımında faydalı olabilir ve iyi bir elektrik performansı elde edebilir.Bu nedenle, akımsız nikel kaplama / altın daldırma, PCB'yi uzun süre koruyabilen bakır yüzeyinde iyi elektriksel özelliklere sahip kalın bir nikel altın alaşımı tabakası sarmaktır;Ayrıca diğer yüzey işleme proseslerinin sahip olmadığı çevresel toleransa da sahiptir.Nikel kaplamanın nedeni, altın ve bakırın birbirini yayması ve nikel tabakasının altın ve bakır arasındaki difüzyonu önleyebilmesidir;Nikel tabakası olmadan, altın saatler içinde bakırın içine dağılacaktır.Akımsız nikel kaplamanın/altın emdirmenin bir diğer avantajı da nikelin sağlamlığıdır.Sadece 5 mikron nikel, yüksek sıcaklıkta Z yönünde genişlemeyi sınırlayabilir.Ek olarak, akımsız nikel kaplama / altın daldırma, kurşunsuz montaj için faydalı olacak bakırın çözünmesini de önleyebilir.Akımsız nikel kaplama / altın liç işleminin genel süreci şu şekildedir: asidik temizleme → mikro aşındırma → prepreg → aktivasyon → akımsız nikel kaplama → akımsız altın liç.Yaklaşık 100 kimyasal içeren, esas olarak 6 kimyasal tank vardır, bu nedenle proses kontrolü zordur.
4. Gümüş liç işlemi
Organik kaplama ve akımsız nikel kaplama / altın liç arasındaki süreç nispeten basit ve hızlıdır;Akımsız nikel kaplama / altın daldırma kadar karmaşık değildir ve PCB'ye kalın bir zırh tabakası koymaz, ancak yine de iyi bir elektrik performansı sağlayabilir.Gümüş, altının küçük kardeşidir.Gümüş, ısıya, neme ve kirliliğe maruz kalsa bile, iyi lehimlenebilirliği koruyabilir, ancak parlaklığını kaybeder.Gümüş daldırma, gümüş tabakanın altında nikel olmadığı için, akımsız nikel kaplama / altın daldırma kadar iyi bir fiziksel güce sahip değildir.Ek olarak, gümüş emprenye iyi bir depolama özelliğine sahiptir ve gümüş emprenye edildikten sonra birkaç yıl boyunca montaja alındığında büyük bir sorun olmayacaktır.Gümüş emdirme, neredeyse mikron altı saf gümüş kaplama olan bir yer değiştirme reaksiyonudur.Bazen, gümüş liç işlemine, esas olarak gümüş korozyonunu önlemek ve gümüş göçünü ortadan kaldırmak için bazı organik maddeler dahil edilir;Bu ince organik madde tabakasını ölçmek genellikle zordur ve analizler organizmanın ağırlığının %1'den az olduğunu gösterir.
5. Kalay daldırma
Tüm lehimler kalay bazlı olduğundan, kalay tabakası her türlü lehimle eşleşebilir.Bu açıdan bakıldığında, kalay daldırma işleminin büyük gelişme beklentileri vardır.Bununla birlikte, önceki PCB kalaya batırıldıktan sonra kalay bıyıkları belirir.Kaynak işlemi sırasında teneke bıyıkların ve kalayların yer değiştirmesi güvenilirlik problemlerini beraberinde getirecektir.Bu nedenle kalay daldırma işleminin kullanımı sınırlıdır.Daha sonra, kalay daldırma çözeltisine, kalay tabakası yapısının granüler bir yapıya sahip olmasını sağlayan, önceki problemlerin üstesinden gelen ve iyi termal stabiliteye ve lehimlenebilirliğe sahip olan organik katkı maddeleri eklenmiştir.Kalay daldırma işlemi, sıcak hava tesviyesinin neden olduğu düzlük baş ağrısı olmaksızın, kalay daldırma işleminin sıcak hava tesviyesi ile aynı iyi lehimlenebilirliğe sahip olmasını sağlayan yassı bir bakır kalay intermetalik bileşiği oluşturabilir;Kalay daldırmada akımsız nikel kaplama / altın daldırma metalleri arasında difüzyon sorunu yoktur - bakır kalay intermetalik bileşikler birbirine sıkıca bağlanabilir.Kalay daldırma plakası çok uzun süre saklanmamalı ve montaj kalay daldırma sırasına göre yapılmalıdır.
6. Diğer yüzey işleme prosesleri
Diğer yüzey işleme işlemleri daha az uygulanmaktadır.Nispeten daha fazla uygulanan nikel altın kaplama ve akımsız paladyum kaplama işlemleri aşağıdaki gibidir.Nikel altın kaplama, PCB yüzey işleme sürecinin yaratıcısıdır.PCB'nin ortaya çıkışından bu yana ortaya çıkmıştır ve yavaş yavaş diğer yöntemlere dönüşmüştür.İlk önce PCB yüzeyindeki iletkeni bir nikel tabakası ve ardından bir altın tabakası ile kaplamaktır.Nikel kaplama esas olarak altın ve bakır arasındaki difüzyonu önlemek içindir.Şu anda iki tür nikel altın kaplama vardır: yumuşak altın kaplama (saf altın, altın yüzey parlak görünmüyor) ve sert altın kaplama (yüzey pürüzsüz ve sert, aşınmaya dayanıklı, kobalt ve diğer elementleri içerir ve altın yüzey parlak görünüyor).Yumuşak altın, esas olarak çip paketleme sırasında altın tel için kullanılır;Sert altın esas olarak kaynak yapılmayan yerlerde elektrik bağlantısı için kullanılır.Maliyet göz önüne alındığında, endüstri, altın kullanımını azaltmak için seçici kaplama için genellikle görüntü transfer yöntemini kullanır.
Şu anda, endüstride seçici altın kaplamanın kullanımı artmaya devam ediyor, bu da esas olarak akımsız nikel kaplama / altın liç sürecini kontrol etme zorluğundan kaynaklanıyor.Normal şartlar altında kaynak, kaplama altının gevrekleşmesine yol açacak ve bu da hizmet ömrünü kısaltacaktır.Bu nedenle, kaplamalı altın üzerine kaynak yapmaktan kaçınılmalıdır;Bununla birlikte, akımsız nikel kaplamanın / altın daldırma işleminin ince ve tutarlı altını nedeniyle, gevrekleşme nadiren meydana gelir.Akımsız paladyum kaplama işlemi, akımsız nikel kaplamaya benzer.Ana işlem, bir indirgeyici ajan (sodyum dihidrojen hipofosfit gibi) aracılığıyla katalitik yüzey üzerindeki paladyum iyonlarını paladyuma indirgemektir.Yeni oluşan paladyum, reaksiyonu teşvik etmek için bir katalizör olabilir, böylece herhangi bir paladyum kaplama kalınlığı elde edilebilir.Akımsız paladyum kaplamanın avantajları iyi kaynak güvenilirliği, termal kararlılık ve yüzey düzlüğüdür.
Yüzey işleme sürecinin seçimi
Yüzey işleme sürecinin seçimi, esas olarak, nihai olarak monte edilen bileşenlerin tipine bağlıdır;Yüzey işleme süreci, PCB'nin üretimini, montajını ve nihai kullanımını etkileyecektir.Aşağıda, beş yaygın yüzey işleme prosesinin uygulama durumlarını özellikle tanıtacağız.
1. Sıcak hava tesviye
Sıcak hava tesviyesi, bir zamanlar PCB yüzey işleme sürecinde lider bir rol oynadı.1980'lerde PCB'lerin dörtte üçünden fazlası sıcak hava tesviye teknolojisini kullandı.Bununla birlikte, endüstri son on yılda sıcak hava tesviye teknolojisinin kullanımını azaltmaktadır.PCB'lerin yaklaşık %25 - %40'ının şu anda sıcak hava seviyelendirme teknolojisini kullandığı tahmin edilmektedir.Sıcak hava tesviye işlemi kirli, kokulu ve tehlikelidir, bu nedenle hiçbir zaman favori bir işlem olmamıştır.Bununla birlikte, sıcak hava tesviyesi, daha büyük parçalar ve daha geniş aralıklı teller için mükemmel bir işlemdir.Yüksek yoğunluklu PCB'de, sıcak hava tesviyesinin düzlüğü sonraki montajı etkileyecektir;Bu nedenle, sıcak hava tesviye işlemi genellikle HDI panoları için kullanılmaz.Teknolojinin ilerlemesiyle birlikte QFP ve BGA'nın daha küçük aralıklarla montajına uygun sıcak hava tesviye işlemi sektörde ortaya çıkmıştır, ancak asıl uygulama daha azdır.Şu anda, bazı fabrikalar, sıcak hava tesviye işlemini değiştirmek için organik kaplama ve akımsız nikel kaplama / altın daldırma işlemi kullanmaktadır;Teknolojik gelişme, bazı fabrikaların kalay ve gümüş emprenye işlemlerini benimsemesine de yol açtı.Son yıllardaki kurşunsuz trend ile birlikte sıcak hava tesviye kullanımı daha da kısıtlanmıştır.Sözde kurşunsuz sıcak hava tesviyesi ortaya çıkmış olsa da, ekipmanın uyumluluğunu içerebilir.
2. Organik kaplama
Şu anda PCB'lerin yaklaşık %25 - %30'unun organik kaplama teknolojisi kullandığı ve oranın arttığı tahmin edilmektedir (organik kaplamanın şu anda sıcak hava tesviyesini ilk etapta aşmış olması muhtemeldir).Organik kaplama işlemi, tek taraflı TV PCB ve yüksek yoğunluklu çip paketleme panosu gibi düşük teknolojili PCB veya yüksek teknolojili PCB için kullanılabilir.BGA için organik kaplama da yaygın olarak kullanılmaktadır.PCB'nin yüzey bağlantısı veya depolama süresi için işlevsel gereksinimleri yoksa, organik kaplama en ideal yüzey işleme süreci olacaktır.
3. Akımsız nikel kaplama / altın daldırma akımsız nikel kaplama / altın daldırma işlemi
Organik kaplamadan farklı olarak, esas olarak, cep telefonu anahtar alanı, yönlendirici kabuğunun kenar bağlantı alanı ve çip işlemcinin elastik bağlantısının elektriksel temas alanı gibi bağlantı ve yüzeyde uzun depolama ömrü için işlevsel gereksinimleri olan kartlarda kullanılır.Sıcak hava tesviyesinin düzlüğü ve organik kaplama akısının giderilmesi nedeniyle, 1990'larda akımsız nikel kaplama / altın emdirme yaygın olarak kullanıldı;Daha sonra siyah disk ve kırılgan nikel fosfor alaşımı görünümünden dolayı akımsız nikel kaplama/altın daldırma işlemi uygulaması azaltılmıştır.Ancak şu anda hemen hemen her yüksek teknoloji PCB Fabrikası, akımsız nikel kaplama / altın daldırma hattına sahiptir.Bakır kalay intermetalik bileşiği çıkarıldığında lehim bağlantısının kırılgan hale geleceği göz önüne alındığında, nispeten kırılgan nikel kalay intermetalik bileşiğinde birçok sorun ortaya çıkacaktır.Bu nedenle, neredeyse tüm taşınabilir elektronik ürünler (cep telefonları gibi) organik kaplama, gümüş daldırma veya kalay daldırma ile oluşturulan bakır kalay intermetalik bileşik lehim bağlantıları kullanırken, anahtar alanlar, temas alanları ve EMI koruma oluşturmak için akımsız nikel kaplama / altın daldırma kullanılır. alanlar.Şu anda PCB'lerin yaklaşık %10 - %20'sinin akımsız nikel kaplama/altın emdirme işlemi kullandığı tahmin edilmektedir.
4. Gümüş daldırma
Akımsız nikel kaplama/altın daldırma yönteminden daha ucuzdur.PCB'nin işlevsel gereksinimleri varsa ve maliyetleri düşürmesi gerekiyorsa, gümüş daldırma iyi bir seçimdir;Gümüş emprenyenin iyi düzlüğüne ve temasına ek olarak, gümüş emprenye işlemi seçilmelidir.Gümüş daldırma, iletişim ürünlerinde, otomobillerde ve bilgisayar çevre birimlerinde ve ayrıca yüksek hızlı sinyal tasarımında yaygın olarak kullanılmaktadır.Gümüş emdirme, diğer yüzey işlemleriyle karşılaştırılamayan mükemmel elektriksel özellikleri nedeniyle yüksek frekanslı sinyallerde de kullanılabilir.EMS, montajı kolay ve iyi bir kontrol edilebilirliğe sahip olduğu için gümüş emprenye işlemini önerir.Ancak gümüş emprenyesindeki kararma ve lehim deliği gibi kusurlardan dolayı büyümesi yavaştır (fakat azalmaz).PCB'lerin yaklaşık %10 - %15'inin şu anda gümüş emprenye işlemi kullandığı tahmin edilmektedir.
5. Kalay daldırma
Kalayın yüzey işleme sürecine girmesinden bu yana yaklaşık on yıl geçti.Bu sürecin ortaya çıkışı, üretim otomasyonunun gereksinimlerinin sonucudur.Kalay emprenyesi, kaynak yerine herhangi bir yeni eleman getirmez ve özellikle iletişim arka planı için uygundur.Kalay, levhanın depolama süresinin ötesinde lehimlenebilirliğini kaybedecektir, bu nedenle kalay daldırma için daha iyi saklama koşulları gereklidir.Ayrıca kalay emprenye işleminin kullanımı kanserojen maddelerden dolayı kısıtlanmıştır.Şu anda PCB'lerin yaklaşık %5 - %10'unun kalay daldırma işlemini kullandığı tahmin edilmektedir.V Sonuç: Müşterilerin giderek artan gereksinimleri, daha katı çevresel gereksinimler ve daha fazla yüzey işleme süreci ile, daha iyi geliştirme beklentileri ve daha güçlü evrensellik ile yüzey işleme sürecini seçmek biraz kafa karıştırıcı ve kafa karıştırıcı görünüyor.PCB yüzey işleme sürecinin gelecekte nereye gideceği şu anda doğru bir şekilde tahmin edilemez.Her durumda, önce müşteri gereksinimlerinin karşılanması ve çevrenin korunması yapılmalıdır!